CC BY
19
Иаеестод КГАСУ, 2013, № 2 (24)
Теплоснабжение, еентиладшз, конбииионирование eosQyxa,
газоснабжение и освещение
УДК 697.922.564
Ланцов А.Е. - старший преподаватель
E-mail: alexlantsov73@yandex.ru
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
.Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зеленая, д. 1
Определение критической толщины равномерно-всасывающей панели
Аннотация
Закономерностям работы всасывающих воздуховодов посвящены работы многих авторов. Например, влияние отношения площади щели к площади живого сечения воздухопровода j?gos = /щ/ F60, рассматривается в работе Г.А. Максимова [1]. На основании
экспериментальных данных Г. А Максимов установил, при каких значениях F60S для
воздуховодов можно достигнуть равномерного отсоса при постоянной ширине щели. Работы АП. Давыдова [4] и М А Валиуллина [5] исследуют закономерности распределения расходов в линейных и кольцевых воздухоприёмниках через ряд отдельных отверстий или щелей.
Данные таких экспериментов для равномерно-всасывающих панелей в литературе отсутствуют. В статье приводятся некоторые данные по исследованию равномерно-всасывающей панели с отверстиями разного диаметра, рассчитанной по методике А.П. Давыдова, адаптированной для панелей.
Ключевые слова: равномерно-всасывающие панели, живое сечение, критическая толщина панели, равномерное всасывание.
Введение
Целью данных исследований являлось определение критической толщины рассчитанной равномерно-всасывающей панели и определение зависимостей отношения суммарной площади всасывающих отверстий к площади живого сечения воздухопровода ЕРоте/Ржс. Под критической будем понимать такую толщину, при которой данная панель перестанет работать как равномерно-всасывающая.
Задачами исследования являлись исследования полей скоростей и расходов в плоскости всасывания испытуемой панели и выявление зависимостей между габаритными характеристиками панели и её возможностью работать в расчётном режиме.
Основная часть
В соответствии с целями и задачами исследования был сконструирован, изготовлен и смонтирован аэродинамический стенд. Схема стенда представлена на рис. 1.
650 W00 820 65_1600_70170 240
Г-1 Г-1-ГГ-Л-Т-1
Рис. 1. Схема установки:
1 - испытуемая панель, 2 - участок стабилизации потока, воздуховод квадратного сеченияЮОхЮО мм и длиной 20-с1, 3 - опоры, 4 - два ряда сеток в камере статического давления, 5 - штуцера для замера давлений в камере статического давления и в коллекторе, 6 - камера статического давления, 7 - подвод статического давления к микроманометру, 8 - участок воздуховода квадратного сеченияЮОхЮО мм и длиной 10-с1 с шибером 9, 10 - переходы сечений, 11 -вентилятор с электродвигателем (ВР-86-77-2,5 /ВР -4), 12 - микроманометры
Иаеестод КГАСУ, 2013, № 2 (24)
Теплоснабжение, еентиладшз, конбииионирование юзОуха,
газоснабжение и освещение
Для измерения давления использовались микроманометры ММН-240 и ЦАГИ. Замеры скоростей в отверстиях панели проводились тарированным термоанемометром ТАМ-1М.
Участки воздуховода квадратного сечения 100x100 мм изготавливались их оцинкованного железа. Для предотвращения утечек воздуха через щели стыков они герметизировались пластилином и малярным скотчем.
Испытуемая панель (рис. 2 и рис. 3) представляет собой корпус в форме параллелепипеда с размерами а х в х с (0,62 х 0,37 х ОД), фасадная сторона которого выполнена в виде съемного листа с отверстиями разного диаметра. На фасадной стороне панели были нанесены координатные шкалы - по оси X от 1 до 10, по оси У от А до К (рис. 2). Задняя стенка (1) панели может перемещаться внутрь панели по специальным направляющим (2), тем самым изменяя её толщину (параметр с). Для удобства перемещения задней стенки на ней выполнены две ручки (3). Для отбора давления на задней стенке панели имеются штуцера (4), приклеенные к ней с помощью клея. Стыки между корпусом панели и задней стенкой герметизированы пластилином и малярной лентой (рис. 3).
• •
• •
• •
• •
• •
• •
Рис. 2. Фасадная сторона панели. Съемный лист с отверстиями с координатными шкалами -по оси X от 1 до 10 (ряды), по оси У от А до К
Рис. 3. Задняя сторона панели
Проведение эксперимента:
1) Замеры начинали при максимальной толщине панели, затем уменьшали ее толщину путём перемещения задней стенки внутрь панели на 1 см. Стыки при этом тщательно герметизировались.
2) Для каждого положения задней стенки были измерены:
- скорости всасывания воздуха на оси у всех отверстий;
- давления на задней стенки панели.
3) Далее для каждого положения задней стенки были:
- рассчитаны относительные скорости, построены графики скоростей;
- построены графики перепада давлений;
- рассчитаны относительные расходы, построены графики расходов.
Приведём графики полей относительных расходов для всех некоторых положений задней стенки панели.
объёмные и плоскостные
объёмные и плоскостные
0,01
0,01
0,00
Рис. 4. Объёмный график поля расходов для максимальной толщины панели
0,01
0,01
3 4 5 6
7 8
9 ю
Рис. 5. Объёмный график поля расходов для толщины панели уменьшенной на 3 см
Известия КГАСУ, 2013, № 2 (24)
Теплоснабжение, вентиладшз, конбииионирование возбуха,
газоснабжение и освещение
На графике (рис. 4) показана ориентация панели в плоскости осей X, У (тонированная зона). По оси Ъ отложены значения относительных расходов воздуха через отверстия , образующие плоскость.
Как видно из графика, плоскость всасывания представляет собой абсолютно плоскую поверхность. Главное условие равномерного всасывания по всей плоскости панели соблюдается 2 ¡2, =сот{. Абсолютно такая же картина наблюдается и при смещении задней
стенки панели на 1 см внутрь. Такая панель работает как равномерно-всасывающая.
При уменьшении толщины панели на 2 и 3 см (рис. 5) наблюдается небольшой «излом» равномерной плоскости всасывания в районе И-К/9-10. Это незначительное изменение никак не влияет на общую картину всасывания. Возможно, такой «излом» в плоскости расходов появляется из-за возникновения турбулентных завихрений в ушу панели. Панель по-прежнему можно считать равномерно-всасывающей.
При дальнейшем уменьшении толщины панели происходит ещё больший «излом» поверхности всасывания.
Для примера приведём графики поля расходов для толщины панели, уменьшенной на 5 см и на 8 см. На рис. 6 неравномерность всасывания, возможно, возникает в области турбулентных завихрений внутри в ушу панели в области Е-К/1-7. Из графиков видно, что чем тоньше становится панель, тем неравномерней происходит всасывание воздуха.
Рис. 6. Объёмный график поля расходов для толщины панели уменьшенной на 5 см
Рис. 7. Объёмный график поля расходов для толщины панели уменьшенной на 8 см
При перемещении задней стенки панели внутрь изменяется живое сечение всасывающего патрубка Ржс. При этом изменяется расход всасываемого воздуха, проходящего через панель и отношение ЕРоте/Ржс.
о
и-
И
<и
X
<и 3 о
Толщина панели, слл
Рис. 8. График зависимости отношения ЕРот/Ржс от толщины панели
Haeeciiiufl КГАСУ, 2013, № 2 (24)
Теплоснабжение, еентилациа, конЭиционирование eosQyxa,
аазоснабзкение и освещение
Таким образом, равномерное всасывание данной испытуемой панели возможно при соотношениях ZFome/F^ находящихся в пределах 1,8-=-2,6. Это позволяет рассчитывать габаритные характеристики панели в диапазонах равномерного всасывания при требуемых значениях живого сечения всасывающего патрубка F,'жс. Кроме этого, менять расход равномерного всасывания, не пересчитывая диаметры всасывающих отверстий, просто изменяя её толщину.
Заключение
Таким образом, в результате экспериментов:
1. Была определена критическая толщина исследуемой панели при соотношениях
^>Fome/F:HCC.
2. Экспериментально определены, при каких соотношениях LFome/F^ панель сохраняет функции равномерного всасывания.
Список литературы
1. Максимов Г. А. Расчёт вентиляционных воздухопроводов. - Л., 1954. - 84 с.
2. Альтшуль А. Д. Гидравлические сопротивления. - М.: Недра, 1982. - 224 с.
3. Золотов С.С. Экспериментальные исследования коэффициентов расхода и сопротивления шпигатных отверстий при боковом истечении // Труды ЛКИ, 1960, вып. 31.
4. Давыдов А.П. Теоретическое и экспериментальное исследования всасывающих воздухопроводов с внутренними экранами. Дис. к.т.н. - Л., 1976. - 181 с.
5. Валиуллин М.А. Кольцевые равномерно-всасывающие воздухоприёмники. Дис. к.т.н. - Л, 1984. - 137 с.
6. Давыдов А.П., Ланцов АЕ. Методика расчёта равномерно всасывающей панели // Материалы IV Международной научной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды». - Волгоград: РИО ВГАСУ, 2006. - С. 164-170.
7. Давыдов АП., Ланцов А.Е. Равномерно-всасывающая панель с боковым отбором воздуха // Материалы докладов. V школа-семинар молодых учёных и специалистов академика РАН Алемасова В.Е. «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». - Казань: Исследовательский Центр проблем энергетики КазНЦ РАН, 2006. - С. 144-146.
8. Давыдов А.П., Ланцов А.Е. Коэффициент расхода всасывающего отверстия при различных значениях чисел Re // Известия КГАСУ, 2011, № 2 (16). - С. 147-151.
Lantsov А.Е. - senior lecturer E-mail: alexlantsov73@yandex.ru
Kazan State University of Architecture and Engineering
The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya st., 1
Definition of critical thickness of the uniform-suction panel
Resume
The laws of the suction duct studied by many authors. For example, the effect of the ratio of the slit area free area F = f / F duct is seen in the work of G.A. Maksimov. Based on
60S J Щ 60S
experimental data, G.A. Maximov set Feo, for which values for air can be achieved even at a
constant suction slit width. Works A.P. Davydov and M.A. Valiullin examined patterns of distribution costs in linear and circular air inlet through a number of individual holes or cracks.
Suction panel are effective devices for trapping harmful emissions from large open surfaces. Their effectiveness depends largely on even predetermined distribution of air flow through the surface suction. The data of these experiments for uniformly-suction panels in the literature.
For the experiments was specially designed and constructed uniformly-suction panel with variable thickness. The article provides some information on the study uniformly suction panels
Haeecmuii OTACY, 2013, № 2 (24)
Ten3iocm6±eme, eemiujKiuua, KOfi9uuuoflupoBaiiue eosQyxa,
sasocHa6±eHue u oceetneme
with holes of different diameters, calculated by the method of A.P. Davydov adapted for panels. Experimentally determined the critical thickness of uniformly-suction panel. Is also defined, and in what proportions ZFome/F^c panel retains the functions of uniform suction.
Experimental data allow us to calculate the overall characteristics of the panel in bands uniform suction with the required values of the living section of the suction May also change the flow in the subject of the panel, not counting the diameters of the suction holes -simply by changing its thickness. The panel will operate as uniformly-suction.
Keywords: uniform-suction panel, free area, the critical thickness of the panel, uniform suction.
References
1. Maksimov G.A. Calculation of ventilation air ducts. - L., 1954. - 84 p.
2. Alshtul A.D. Hydraulic resistance. - M., Nedra, 1962. - 224 p.
3. Zolotov S.S. Experimental studies of the flow coefficient and resistance shpigatny holes in the side after // Trudy LKI, 1960, vyp. 31.
4. Davidov A.P. Theoretical and experimental studies of suction air ducts with internal screens. Dis. Ph.D. - L., 1976. - 181 p.
5. Valiullin M. A. Ring evenly-suction air ducts. Dis. Ph.D. - L., 1984. - 137 p.
6. Davidov A.P., Lantsov A.E. Method of calculating the uniform suction panel // Proceedings of IV International conference «The quality of indoor air and environment». - Volgograd: RIO VGASU, 2006. - P. 164-170.
7. Davidov A.P., Lantsov A.E. Uniform-suction panel with suction side air bleed. Proceedings of the reports // V Workshop for young scientists and specialists Academician Alemasova V.E. «Problems of heat and mass transfer and hydrodynamics in power». - Kazan: Research Center for Energy Problems of RAS, 2006. - P. 144-146.
8. Davidov A.P., Lantsov A.E. Consumption coefficient of suction opening for various values of Re // News of the KSUAE, 2011, № 2 (16). -P. 147-151.
